Der Hall-Effekt Ein komplexes physikalisches Problem mal ganz einfach erklärt

Der Hall-EffektDer Hall-Effekt

Ein komplexes physikalisches Ein komplexes physikalisches Problem mal ganz einfach Problem mal ganz einfach

erklärterklärt

Edwin Herbert HallEdwin Herbert Hall

1855-19381855-1938 amerikanischer amerikanischer

PhysikerPhysiker Professor an der Professor an der

Harvard UniversityHarvard University entdeckte 1879 entdeckte 1879

den Hall-Effekt im den Hall-Effekt im Rahmen seiner Rahmen seiner DoktorarbeitDoktorarbeit

EinleitungEinleitung

Lorentz-Kraft Lorentz-Kraft innerhalb eines innerhalb eines Leiters auf Leiters auf ElektronenElektronen

Verlassen nicht Verlassen nicht möglich, also möglich, also PolarisierungPolarisierung

Begriffe:Begriffe: Querstrom (blau)Querstrom (blau) Magnetfeld (rot)Magnetfeld (rot) Lorentzkraft (schwarz)Lorentzkraft (schwarz)

Aufbau & FunktionAufbau & Funktion

1. Germanium-Platte2. Anschlussboxen für Querstrom3. Anschlussboxen zum Abgreifen der Hallspannung (zum Spannungsmessgerät)4. Drehregler zur Nullstellung der Hallspannung ohne Magnetfeld5. Stativstab zur Halterung des Gerätes im U-Kern6. Spulenstrom

23

6

Operation erfolgreich, Operation erfolgreich, Patient totPatient tot

0

20

40

60

80

100

120

140

160

0 10 20 30 40 50

Querstrom

Hallspannung

Querstrom Hallspannung

42 mA 143 mV

37 mA 130 mV

33 mA 118 mV

29 mA 105 mV

25 mA 91 mV

21 mA 77 mV

17 mA 60 mV

13 mA 47 mV

9 mA 32 mV

4,3 mA 18 mV

HU I

1 1* * *

*

* *

HU I Bn e dHallkonstante

Hallspannung Querstrom FeldstärkeBandstärke

Die Hallkonstante hängt von Material und Temperatur Die Hallkonstante hängt von Material und Temperatur abab

sowie bei Halbleitern von der Dotierung.sowie bei Halbleitern von der Dotierung. Unser Feld war nicht homogen.Unser Feld war nicht homogen.

AnwendungenAnwendungen

Eröffnet die Eröffnet die Möglichkeit, Gesetze Möglichkeit, Gesetze der Leitung des der Leitung des elektrischen Stroms elektrischen Stroms zu untersuchenzu untersuchen

Messung elektrischer Messung elektrischer und magnetischer und magnetischer Felder (mit „Hall-Felder (mit „Hall-Generatoren“ AKA Generatoren“ AKA Hall-Sonden)Hall-Sonden)

Rechenbeispiel: Rechenbeispiel: FeldstärkeFeldstärke

Hall-Konstante von Silber:Hall-Konstante von Silber: RRHH = 8,9E-11 m³ C = 8,9E-11 m³ C-1-1

Querstrom: Querstrom: I = 22 AI = 22 A Bandstärke: Bandstärke: d = 5E-5 m (0,05 mm)d = 5E-5 m (0,05 mm) Gemessene Hall-Spannung:Gemessene Hall-Spannung: UUHH = 23,5E-6 V = 23,5E-6 V

3 1 3 2 2

1 1* * *

*1

* * *

*

*

23,5 6 *5 5 * * * * *0,6 0,6 0,6 0,6

22 *8,9 11 * *

H

H H

H

H

U I Bn e d

U R I Bd

U dB

I R

E V E m V m C V A s V sB T

A E m C A m A m m